Sistem Operasi: [Pert 17 & 18] Input / Output Management

I/O Devices

Perbedaan utama

Data Rate : setiap perangkat memiliki rate data yang berbeda
Aplikasi
Kompleksitas pada pengontrolan
Perangkat (device)

Data Rate

Teknik I/O

1. Programmed I/O

Prosesor mengeluarkan perintah I/O kepada modul I/O. Kemudian proses akan menunggu sampai operasi tersebut selesai dilaksanakan sebelum dilanjutkan.

2. Interrupt Driven I/O

Processor mengeluarkan perintah I/O atas nama proses

3. Direct Memory Access

Module DMA mengontrol pertukaran data antara main memory dan module I/O

Cara kerja DMA :

1. Ketika processor ingin membaca atau menulis data, maka processor akan mengeluarkan perintah ke module DMA dengan cara mengirimkan module DMA informasi berikut :

Apakah read atau write yang diminta, menggunakan control line read atau write di antara processor dan module DMA
Alamat dari perangkat I/O di-ikut sertakan, berkomunikasi di line data
Lokasi awal di memory untuk membaca dari / menulis ke, berkomunikasi dengan line data dan disimpan oleh module DMA di alamat yang sudah terdaftar
Jumlah kata yang akan di baca / ditulis, dan sama seperti di atas, berkomunikasi melalui data line dan disimpan di dalam data count yang terdaftar

2. Processor kemudian melanjutkan pekerjaan lain

Hardware Issues

1. Efisiensi

--> dikarenakan operasi I/O selalu membentuk bottleneck di system computing

2. Generality

--> kesederhanaan dan kebebasan dari error

--> menghandle semua perangkas dengan cara yang seragam

O/S Issues

1. Efisiensi

Kebanyakan perangkat I/O sangat lambat dibandingkan main memory
Penggunaan multiprogramming mengijinkan beberapa process untuk menunggu di I/O, sementara proses lain sedang dieksekusi
I/O tidak bisa mengikuti kecepatan processor
Swapping digunakan untuk membawa masuk proses tambahan yang sudah siap, dimana adalah operasi I/O

2. Generality

Sangat bagus untuk menghandle semua perangkat I/O
Menyembunyikan hampir semua detil dari low level rutin perangkat I/O supaya proses dan level di atas nya dapat melihat perangkat lain yang digunakan untuk general (read, write, open, close, lock, unlock)

Organisasi I/O

- Logical I/O

Berurusan dengan perangkat sebagai sumber daya secara logis dan tidak memperhatikan dengan detail dari sumber yang mengontrol perangkat tersebut
Memperhatikan fungsi dari general managing I/O mengatas namakan proses user, mengijinkan user untuk dapat berurusan dengan perangkat lain

- Device I/O

Operasi dan data yang diminta akan dikonvert menjadi sequence (urutan) yang sesuai dengan instruksi I/O, perintah channel, dan urutan controller.
Teknik buffering dapat digunakan untuk meningkatkan pemanfaatan.

- Scheduling and Control

Scheduling dan Queuing yang benar dari operasi I/O terjadi pada layer ini, dan juga control dari operasi tersebut

I/O Buffering

- Alasan untuk Buffering

Proses harus menunggu untuk I/O selesai sebelum dilanjutkan
Halaman tertentu harus tetap berada di dalam main memory ketika I/O

- Block Oriented

Informasi disimpan di dalam block berukuran tetap
Transfer dibuat 1 blok dalam satu waktu
Digunakan untuk disk dan tape

- Stream Oriented

Meng-transfer informasi sebagai sebuah aliran byte (stream of byte)
Digunakan untuk terminal, printer, port komunikasi, mouse, dan perangkat lain yang bukan merupakan media penyimpan

Single Buffer

- Operating System menugaskan buffer di dalam main memory untuk permintaan I/O

- Block oriented

Input transder dibuat menjadi buffer
Blok dipindah ke user space ketika dibutuhkan
Blok lain dipindah ke buffer

- Read ahead

Double Buffer

- Menggunakan 2 sistem buffer

- Sebuah proses dapat meng-transfer data ke / dari 1 buffer, sementara operating system akan mengosongkan atau mengisi dengan buffer lain

Circular Buffer

- Buffer yang digunakan lebih dari 2

- Setiap individu buffer adalah 1 unit di dalam buffer lingkaran (circular buffer)

- Digunakan ketika operasi I/O harus mengikuti proses

Contoh Buffer

Managing Disk

Magnetic Disk

(a) Physical geometry dari disk dengan 2 zona

(b) Virtual geometry yang dapat terjadi pada disk tersebut

CD-ROM

Layout dari logical data pada CD-ROM

DVD

Merupakan penyempurnaan dari CD

1. Smaller Pit

--> 0.4 microns vs 0.8 microns (CD)

2. Tighter Spiral

--> 0.74 microns diantara track(jalur) vs 1.6 microns (CD)

3. Red Laser

--> 0.65 microns vs 0.78 microns (CD)

Format DVD

1. Single Sided, Single Layer --> 4.7 GB (GigaByte)

2. Single Sided, Dual Layer --> 8.5 GB

3. Double Sided, Single Layer --> 9.4 GB

4. Double Sided, Dual Layer --> 17 GB

Disk Formatting

(a) Tidak ada Interleaving

(b) Single Interleaving

(c) Double Interleaving

Disk Arm Scheduling

Faktor waktu Read / Write :

1. Mencari waktu (waktu untuk memindahkan arm ke silinder yang sesuai)

2. Rotational delay (waktu untuk sektor yang sesuai untuk berputar di bawah kepala)

3. Waktu yang sebenarnya dalam transfer data

Disk Scheduling

- FIFO (First In First Out)

- Prioritas

- Shortest Service Time First

- Scan

- C-Scan

Contoh dari Disk Scheduling

Dari disk, memiliki 200 track, dari track tersebut, diterima urutan sebagai berikut :

55, 58, 39, 18, 90, 160, 150, 38, 184

Berikut cara nya :

RAID = Redundant Array of Independent Disk

Adalah sebuah set dari physical disk drive yang dilihat oleh Operating System sebagai single logical device
Data didistribusi di physical drive dari sebuah array di dalam sebuah skema yang dikenal sebagai striping
Kapasitas redundansi disk digunakan untuk menyimpan informasi paritas (parity information), dimana menjamin pemulihan data ketika terjadi disk failure